水溶液中胶体粒径的调控方法、所得胶体及其应用技术

本发明专利技术提供了一种水溶液中胶体粒径调控的装置与方法，属于物料处理与分离领域。本发明专利技术提供的调控方法通过调控电流等电渗析参数，实现对其pH和盐浓度的调控，使胶体粒径随之改变，从而实现水溶液中胶体粒径的靶向调控。由于本发明专利技术能够较准确地调控水溶液中胶体的粒径，故可应用于物料处理与分离领域，更加适用于医药行业中胶体药剂的生产和电催化行业合金胶体催化剂的制备。金胶体催化剂的制备。金胶体催化剂的制备。

【技术实现步骤摘要】
水溶液中胶体粒径的调控方法、所得胶体及其应用


[0001]本专利技术属于物料处理与分离领域，尤其涉及一种水溶液中胶体粒径的调控方法、所得胶体及其应用。

技术介绍

[0002]胶体是由分散相和连续相组成的一种高度分散的多相不均匀体系，其分散剂的粒径介于1
‑
100nm之间。按分散剂的状态能分为气溶胶(烟雾等)、液溶胶Al(OH)3及固溶胶(有色玻璃)，还能大致分为分子胶体和无机胶体等。从丁达尔效应到卤水点豆腐再到免疫胶体金技术的建立等，胶体无处不在并在人们的生活中发挥着日益重要的作用。
[0003]胶体属于介稳体系，其稳定性介于悬浊液和溶液之间，在一定条件下处于稳定状态。根据DLVO理论，胶体中存在范德华吸引力和由双电层引起的静电斥力，若二力平衡，则胶体处于稳定状态。通常情况下，加热、改变电解质强度、加电场、加相反电荷的胶体及改变pH等方法可破坏胶体的稳定性，使胶体颗粒聚集，进而改变胶体粒径。
[0004]但以上几种方法只能使胶体聚集，增大其粒径，但不能调控其粒径变化的过程，故也不能得到靶向粒径。目前，只有水溶液胶体粒径的检测方法，而没有针对性的粒径调控技术，故急需一种水溶液胶体粒径调控技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了了一种水溶液中胶体粒径的调控方法、所得胶体及其应用，该方法通过调节胶体溶液的电渗析相关参数，实现对其盐浓度和pH值的调控，从而达到靶向调控水溶液胶体粒径的目的。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种水溶液中胶体粒径的调控方法，通过调控待测胶体溶液的电渗析参数，实现对其pH和盐浓度的调控，使胶体粒径随之改变，从而实现水溶液中胶体粒径的靶向调控。
[0007]作为优选，所述胶体选自分子胶体、无机胶体及胶体类似物。
[0008]作为优选，所述分子胶体为如牛血清白蛋白BSA胶体的蛋白质胶体、淀粉胶体，所述无机胶体为硅酸胶体、Fe(OH)3胶体或者Al(OH)3胶体，所述胶体类似物为溶菌团、豆浆或者墨水。
[0009]作为优选，所述电渗析参数选自电压电流、溶液流速和有效膜面积中的至少一种。
[0010]作为优选，电流的调控范围为0.01
‑
200A，流速调控范围为0.01
‑
5000L/h，有效膜面积范围为0.001
‑
10000m2；
[0011]通过上述参数的调控，可调整的盐浓度为0
‑
20000mg/L，pH为0
‑
14。
[0012]作为优选，采用水溶液胶体粒径调控装置进行，所述装置包括电源、阴极室、阳极室和膜单元；
[0013]其中，电源的负极与阴极室相连、正极与阳极室相连，两极室之间为膜单元，所述膜单元由阴、阳离子交换膜组成。
[0014]作为优选，所述膜单元分为进料室和浓缩室；其中，进料室和浓缩室均由阴离子交换膜、阳离子交换膜组成，紧邻阴极室的腔室为进料室，从负极到正极依次为负极
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阴极室
‑
(进料室
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浓缩室)的循环
‑
阳极室
‑
正极。
[0015]其中，进料室依次由阴离子交换膜、阳离子交换膜组成，浓缩室依次由阳离子交换膜、阴离子交换膜组成。可以理解的是，所述膜单元并不限定具体的膜组数，至少为一组，可根据实际情况增加膜组数。一组膜单元由阳离子交换膜和阴离子交换膜交替组成。而且，所述膜单元也并不限定具体的膜搭配方式，可由阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜搭配而成，也可由阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜搭配而成；若改变膜的搭配，则进料室和浓缩室位置随之改变。
[0016]作为优选，所述阴离子交换膜和阳离子交换膜为均相膜或异相膜。
[0017]作为优选，将待测胶体溶液注入进料室，将电解液注入浓缩室，接通电源后，通过调控待测胶体溶液的电渗析参数，胶体会逐渐脱稳并聚集，胶体粒径随之改变，从而实现水溶液中胶体粒径的靶向调控。
[0018]作为优选，所述浓缩室的溶液为具有导电性的单价或多价离子溶液，可以0.01
‑
1M NaCl、Na2SO4或者MgCl2溶液，所述极室的溶液为具有平衡电荷、导电及缓冲作用的溶液，可以为0.1
‑
5M Na2SO4或者NaCl溶液。这里，阳极室和阴极室二者连通，为一个腔室。
[0019]本专利技术还提供了一种根据上述任一项技术方案所述的调控方法得到的粒径可调控的胶体。
[0020]本专利技术还提供了一种根据上述技术方案所述的粒径可调控的胶体在医药行业中胶体药剂的生产和电催化行业中合金胶体催化剂的制备中的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0022]本专利技术提供了一种水溶液中胶体粒径的调控方法，通过调控待测胶体溶液的电渗析参数，实现对其pH和盐浓度的调控，使胶体粒径随之改变，从而实现水溶液中胶体粒径的靶向调控，达到制备、分离或去除的目的，是一种综合性较强的方法。实施本专利技术所提供的调控方法所用的装置简单，便于操作，提高了水溶液中胶体聚集的效果和效率。
[0023]由于本专利技术能够较准确地调控水溶液中胶体的粒径，故可应用于物料处理与分离领域，更加适用于医药行业中胶体药剂的生产和电催化行业合金胶体催化剂的制备。催化剂的制备向来比较精细，条件控制对其性能影响很大，若能调控胶体的粒径，使其更加均匀，则会提高催化剂的质量，提升其性能。
[0024]此外，电渗析最主要的功能之一就是脱盐，因此常被用于高盐废水处理。根据DLVO理论，若范德华引力和静电斥力平衡，则胶体稳定，因此加电解质加电场是常规的破坏胶体稳定性的方法。而本专利技术二者兼有，将胶体盐溶液通入电渗析器，不仅能使胶体快速聚集，同时也能起到脱盐的作用。常规的混凝或电絮凝都是加入混凝剂(明矾、氯化铁等)，这会增加溶液的盐浓度，且这部分盐极难去除，会污染样品，本专利技术完美避开了这一点，更易于后续样品使用。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例提供的基本装置图，膜组数为1组，其中，1.电源、2.阴极室、3.阳极室、4.膜单元；
[0026]图2为本专利技术实施例提供的基本装置图，膜组数为1组，其中，1.电源、2.阴极室、3.阳极室、4.膜单元；
[0027]图3为本专利技术实施例提供的基本装置图，膜组数为3组，其中，1.电源、2.阴极室、3.阳极室、4.膜单元；
[0028]图4为本专利技术实施例2提供的不同电流下分子胶体(BSA)粒径变化的示意图。
具体实施方式
[0029]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1通过电流调控分子胶体粒径
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水溶液中胶体粒径的调控方法，其特征在于，通过调控待测胶体溶液的电渗析参数，实现对其pH和盐浓度的调控，使胶体粒径随之改变，从而实现水溶液中胶体粒径的靶向调控。2.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于，所述胶体选自分子胶体、无机胶体及胶体类似物；所述分子胶体为如牛血清白蛋白BSA胶体的蛋白质胶体、淀粉胶体，所述无机胶体为硅酸胶体、Fe(OH)3胶体或者Al(OH)3胶体，所述胶体类似物为溶菌团、豆浆或者墨水。3.根据权利要求1或2所述的调控方法，其特征在于，所述电渗析参数选自电压电流、溶液流速和有效膜面积中的至少一种。4.根据权利要求3所述的调控方法，其特征在于，电流的调控范围为0.01
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200A，流速调控范围为0.01
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5000L/h，有效膜面积范围为0.001
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10000m2；通过上述参数的调控，可调整的盐浓度为0
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20000mg/L，pH为0
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14。5.根据权利要求1或2所述的调控方法，其特征在于，采用水溶液胶体粒径调控装置进行，所述装置包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，路文静，谭明，周贵忠，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：